并发编程 - 锁的内存语义

当线程释放锁时,JMM 会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中。

当线程获取锁时,JMM 会把该线程对应的本地内存置为无效。从而使得被监视器保护的临界区代码必须从主内存中读取共享变量。
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synchronized 的实现原理

Synchronized 在JVM 里的实现都是基于进入和退出Monitor 对象来实现方法同步和代码块同步,虽然具体实现细节不一样,但是都可以通过成对的MonitorEnter 和MonitorExit 指令来实现。

JVM 就是根据该标示符来实现方法的同步的:当方法被调用时,调用指令将会检查方法的ACC_SYNCHRONIZED 访问标志是否被设置,如果设置了,执行线程将先获取monitor,获取成功之后才能执行方法体,方法执行完后再释放monitor。在方法执行期间,其他任何线程都无法再获得同一个monitor 对象。

自旋锁

原理
自旋锁原理非常简单,如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源,那么那些等待竞争锁的线程就不需要做内核态和用户态之间的切换进入阻塞挂起状态,它们只需要等一等(自旋),等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁,这样就避免用户线程和内核的切换的消耗。

自旋锁的优缺点
自旋锁尽可能的减少线程的阻塞,这对于锁的竞争不激烈,且占用锁时间非常短的代码块来说性能能大幅度的提升,因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起操作的消耗!

自旋锁时间阈值
JVM 对于自旋次数的选择,jdk1.5 默认为10 次,在1.6 引入了适应性自旋锁,适应性自旋锁意味着自旋的时间不在是固定的了,而是由前一次在同一个锁上的自旋时间以及锁的拥有者的状态来决定,基本认为一个线程上下文切换的时间是最佳的一个时间。

JDK1.6 中-XX:+UseSpinning 开启自旋锁; JDK1.7 后,去掉此参数,由jvm 控制;

锁的状态

一共有四种状态,无锁状态,偏向锁状态,轻量级锁状态和重量级锁状态,它会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级,目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。

偏向锁

偏向于第一个访问锁的线程,如果在运行过程中,同步锁只有一个线程访问,不存在多线程争用的情况,则线程是不需要触发同步的,减少加锁/解锁的一些CAS 操作(比如等待队列的一些CAS 操作),这种情况下,就会给线程加一个偏向锁。

轻量级锁

轻量级锁是由偏向锁升级来的,偏向锁运行在一个线程进入同步块的情况下,当第二个线程加入锁争用的时候,偏向锁就会升级为轻量级锁;

不同锁的比较

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